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Les phytoestrogènes et leurs perspectives Volume 7, numéro 4, Juillet-aout 2005

Auteur(s) :, Jean-François Savouret

Inserm UMR-S-530, Université Paris 5 UFR Biomédicale, 45 rue des Saints-Pères, 75006 Paris

Les phytoestrogènes (PO) sont des composés qui imitent les effets des œstrogènes, ou inhibent les effets des androgènes et qui peuvent être trouvés dans l’alimentation normale des animaux et des êtres humains. Il est paradoxal que les phytoestrogènes aient commencé leur carrière comme des composés toxiques, impliqués dans la perturbation endocrinienne [1] et qu’on les retrouve aujourd’hui proposés comme médicaments, suppléments diététiques voire même aliments. Concernant la politique à suivre concernant ces produits, on ne saurait mieux dire que ce que le rapport du groupe ECRIN déclare à propos des nouveaux types d’aliments, je cite : « La mise sur le marché de ce type d’aliments doit s’inscrire dans une réflexion globale sur l’interaction du régime alimentaire avec la santé. (...) Toute allégation nutritionnelle doit s’appuyer sur des données scientifiques fiables. Cela implique une collaboration plus étroite entre la recherche publique et l’industrie. (...) Il semble urgent de réaliser un état des connaissances dans le domaine alimentation/nutrition/santé en réunissant les contributions des différents champs disciplinaires et en s’appuyant sur des procédures collectives. » [2].Après avoir présenté la perturbation endocrinienne, les différentes classes de PO et leurs cibles, nous analyserons le rapport risque-bénéfice généré par ces composés et nous proposerons une perspective pharmacologique pour cette famille de composés.

La perturbation endocrinienne

Selon la Commission européenne : « Un perturbateur endocrinien est une substance étrangère à l’organisme qui produit des effets pathologiques sur l’organisme ou sur sa descendance, à la suite d’une modification de la fonction hormonale. » (European Workshop on the Impact of Endocrine Disrupters on Human Health and Wildlife [Weybridge, UK ; 1996, European Union Report EUR17459]).

Selon l’Agence américaine de l’environnement (EPA), les agents responsables de la perturbation endocrinienne se définissent comme : « agent exogène qui interfère avec la production, la libération, le transport, le métabolisme, la liaison, l’action ou l’élimination des ligands naturels responsables du maintien de l’homéostasie et de la régulation du développement de l’organisme ».

Ces définitions sont centrées sur la notion de composés étrangers à l’organisme considéré, ou « xénobiotiques ». Les PO sont donc par définition des « xénoestrogènes » au même titre que certains pesticides de synthèse. La définition américaine est plus restreinte : Elle ne conçoit que la perturbation des systèmes hormonaux physiologiques et passe sous silence les effets directs des xénobiotiques passant par des voies ou des récepteurs spécifiques.

L’hypothèse des perturbateurs endocriniens est née du recoupement d’observations faites en clinique humaine et dans l’étude de l’environnement. De nombreuses anomalies de la reproduction ont été rapportées chez des mammifères, reptiles, poissons ou mollusques. Chez l’homme, Carlsen et al. ont initié ces études en reprenant 61 publications de spermogrammes effectuées entre 1938 et 1991 [3]. L’analyse mathématique de ces données a montré une diminution régulière du nombre de spermatozoïdes (de 113 106 à 66 106/mL) et du volume de sperme produit, ce qui se traduit par une réduction de la fertilité masculine. Les auteurs considèrent que le phénomène est confirmé par l’augmentation concomitante d’autres altérations des gonades mâles telles que la cryptorchidie, l’hypospadias et les cancers du testicule. Skakkebaek et al. [4] ont alors proposé de regrouper ces symptômes dans le cadre d’un syndrome de dysgénésie testiculaire, qui résulterait d’une surexposition des cellules de Leydig et de Sertoli à une influence œstrogénique extérieure durant la vie fœtale et les premières années. L’insuffisance leydigienne entraînerait à son tour une sous-exposition aux androgènes responsables de troubles de la morphogenèse de l’appareil génital. En association, l’atteinte sertolienne conduirait aux cancers du testicule et à l’insuffisance spermatique.

Ce modèle a été rapproché de résultats antérieurs mettant en cause des contaminants environnementaux car on observe une augmentation constante du nombre de xénoestrogènes soupçonnés d’agir dans la perturbation endocrinienne [5]. Pour la plupart d’entre eux, l’évaluation du risque sanitaire est insuffisante ou inexistante. Cette multiplicité des molécules en cause est augmentée par l’existence d’additifs alimentaires pour lesquels il existe peu de données de toxicité directe et pratiquement pas de données de toxicité par association.

Les phytoestrogènes

Les familles de PO

Les PO sont présents dans l’alimentation des animaux et des êtres humains. Ils imitent certains effets des œstrogènes par interaction avec les récepteurs aux œstrogènes (ERα et ERβ), mais peuvent aussi les inhiber ou ne pas les moduler. Certains peuvent inhiber les effets des androgènes. Ils sont aussi susceptibles d’agir en perturbant les métabolismes stéroïdiens. Hors la voie stéroïdienne, ils présentent aussi d’importants effets sur d’autres régulations, qui sont souvent négligés dans l’appréciation des propriétés de ces composés. De par les différences d’habitudes alimentaires liées à la diversité des cultures humaines, les concentrations sanguines de certains PO (isoflavones de soja) sont beaucoup plus élevées en Asie que dans le monde occidental. Le soja est en effet une source majeure (1–3 mg de PO par gramme de protéines).

La saga des PO commence dès les années vingt aux USA par un prologue, la maladie du trèfle (sweet clover disease) dans laquelle un agent anticoagulant, le dicoumarol provoquait des troubles de la coagulation dans le bétail pâturant des herbages où poussait cette plante. Ces effets aigus ont masqué jusque dans les années quarante un autre effet du trèfle : des molécules à effet œstrogène faible provoquaient une stérilité massive chez les moutons australiens [1]. Parmi plus de 40 espèces de plantes produisant plus de 200 PO à activité œstrogène [5], différentes sous-espèces de trèfle (Trifolium), la luzerne (Medicago sativa) et le soja (Soya hispida) sont les plus importants en termes d’impact sur le bétail tandis que le soja, les légumineuses et les céréales concernent davantage la santé humaine [6]. Dans certains cas, la plante n’est pas productrice mais une infection fongique induit la néosynthèse de mycoestrogènes tels que la zéaralénone dans le maïs sous l’influence de divers Fusarium. Les types les plus communs de PO sont les flavones (quercétine), flavanones (naringénine), isoflavones (génistéine, daidzéine, chalcones), lignanes, et coumestanes. À ces acteurs essentiels, il convient d’ajouter les polyphénols tels que le resvératrol et les prénylflavonoïdes tels que le xanthohumol ( (figure 1) ). Leur activité œstrogénique a été rapportée in vitro et in vivo chez l’animal et chez l’homme.

Il a été montré in vitro que divers PO présentaient des propriétés anticancéreuses, antioxydantes (protectrices contre les radicaux libres oxygénés), hypolipémiantes et protectrices vis-à-vis de l’ostéoporose. La médiatisation à outrance de ces effets bénéfiques proposés, ainsi que l’hypothèse que les PO puissent constituer un traitement hormonal substitutif (THS) de moindre danger, a récemment conduit à une augmentation considérable de leur consommation sous la forme de suppléments diététiques auto-administrés sans contrôle.

Absorption et métabolisme

L’alimentation des humains et des animaux est riche en PO, dont les effets peuvent être très variables. Les principaux PO présents dans notre alimentation viennent de légumineuses alimentaires, comme les isoflavones de soja (génistéine, daidzéine). Les PO alimentaires représentent 1 mg/kg de poids par jour chez l’adulte et 5-8 mg/kg chez les nourrissons suite à la consommation de formules lactées au soja [7]. L’absorption des PO n’est pas fonction de la diète associée, à l’exception d’une alimentation très riche en fibres. La biodisponibilité des PO est similaire chez l’adulte et le nouveau-né [8]. Elle est fonction de la nature de la molécule (la daidzéine est deux fois mieux absorbée que la génistéine) et aussi de la flore intestinale du sujet consommateur [9]. En effet, les PO sont présents sous forme de glucosides dont la partie originale ou aglycone ne peut être libérée que par l’action des glucosidases des bactéries intestinales. L’aglycone représente environ 60-70 % de la masse du glucoside. Cela introduit une confusion dans la littérature car il n’est pas toujours aisé de déterminer si les auteurs parlent, à propos de doses et de concentration, en glucoside total ou en fraction aglycone. La demi-vie plasmatique de la fraction absorbée est de 7-9 heures. Les PO sont absorbés dans l’intestin et glycuroconjugués sur place plus rapidement que dans le foie. L’élimination est essentiellement urinaire [10].

Mécanismes d’action

La cible classique : les récepteurs de l’œstradiol

Les PO lient et activent les récepteurs aux œstrogènes α et/ou β (revue dans [11]). Fang et al., ont colligé un grand nombre de ces structures pour lesquelles ils présentent des données de relation structure/fonction basées sur la liaison aux récepteurs ER [5]. Les PO se fixent sur le site de liaison de l’hormone naturelle, ce qui peut aussi conduire aussi à des effets de compétition s’il s’agit d’un agoniste nul ou faible. Les hormones lipophiles telles qu’œstrogènes et PO diffusent à travers la cellule pour interagir avec des récepteurs nucléaires. Ces récepteurs sont des protéines nucléaires dotés d’un site de liaison de haute affinité pour un ou des ligand(s) spécifique(s). La capacité de liaison des récepteurs est donc saturable, d’où la possibilité de compétition entre ligands. Les récepteurs induisent des effets biologiques qui leur sont spécifiques. Les récepteurs nucléaires présentent un domaine central de liaison a l’ADN (région C) ainsi que deux domaines d’activation de la transcription présents aux extrémités N- et C-terminales (régions A/B et E). Le domaine de liaison à l’ADN se caractérise par deux motifs conservés, dits « doigt de zinc ». Ils sont formés d’une boucle créée par la coordinence d’un atome de zinc avec quatre cystéines conservées, accolées, à deux portions de la chaîne peptidique, dits « feuillets bêta ». Ce motif interagit avec les sillons de l’hélice d’ADN. Le premier motif reconnaît spécifiquement la séquence de l’élément de réponse (HRE pour Hormone Responsive Element). Le deuxième motif lie l’ADN de façon non spécifique. Le domaine de liaison du ligand se situe dans la région E.

La conservation des domaines fonctionnels des récepteurs a généré le concept d’une superfamille arrangée en sous-familles selon certains traits secondaires (revue dans [12]). La liaison de l’hormone induit des modifications structurales du récepteur. Cette étape cruciale permet de différencier deux types de récepteurs : les récepteurs homodimériques (famille des ligands issus du cholestérol) sont complexés à des protéines chaperonnes en l’absence d’hormone et n’ont pas de forte affinité basale pour l’ADN. La liaison de l’hormone provoque la dissociation des protéines chaperonnes inhibitrices et l’apparition d’une affinité pour l’ADN. L’interaction des récepteurs activés sur les HRE spécifiques présents dans la séquence d’un gène cible conduit au remodelage de la chromatine dans la région du promoteur du gène par le recrutement de coactivateurs à activité histone-acétylase et à la modulation subséquente, le plus souvent positive, de la transcription.

Le calcul de l’activité œstrogène putative est simple. Le soja frais entier a une teneur en isoflavones voisine de 130 mg/100 g et le lait de soja contient environ 9 % de soja [13], soit 11,7 mg/100 g de lait. Compte tenu d’une proportion d’aglycone de 60-70 % et d’une absorption intestinale voisine de 50 %, cela aboutit à l’ingestion de 4 mg de PO. Seule la génistéine a une affinité importante pour ERα (Kd = 10-7 M contre 5 × 10-10 M pour l’œstradiol). Le taux de génistéine du soja étant voisin de 50 % des isoflavones totales, cela revient à 2 mg de génistéine, soit l’équivalent de 10 µg d’œstradiol. En comparaison, la plupart des formules contraceptives contiennent 20 à 35 µg d’éthinyl-œstradiol. On voit donc que l’absorption d’une quantité modérée de lait de soja apporte une quantité significative « d’équivalent-masse d’œstradiol ». Par mesure directe (chromatographie haute pression), Irvine et al. détectent environ 90 et 50 µg/g de génistéine et daidzéine, respectivement, dans des formules pour bébé [6]. Cela correspond à une prise quotidienne de 2 mg/kg de poids/jour en génistéine, une valeur identique à celle calculée plus haut. Le problème d’un effet biologique indésiré est donc bien réel.

Autres effets sur les stéroïdes

Certains PO sont aussi susceptibles d’être antiandrogènes : une vingtaine de molécules ont été décrites comme capables de compétition avec un androgène de référence sur le récepteur des androgènes mais l’EC50 (dose produisant un déplacement de 50 %) est faible, autour de 10 µM [14]. Beaucoup s’avèrent n’avoir aucun effet de cette sorte sur les modèles expérimentaux de lignées de cancer de la prostate en culture mais plutôt agir directement sur le cycle cellulaire ou l’apoptose [15].

Les PO peuvent modifier le métabolisme des hormones stéroïdes à plusieurs niveaux. Ils lient la β-globuline de transport plasmatique des stéroïdes (Sex steroid binding protein) et inhibent de façon non compétitive la liaison de l’œstradiol et de la testostérone [16]. Ils altèrent la fonction cortico-surrénalienne en inhibant la synthèse des glucocorticoïdes et stimulant celle des androgènes [17]. Ils sont aussi capables de modifier les concentrations intracellulaires de différents enzymes du métabolisme des stéroïdes tels qu’estrogène-sulfotransférases [18], aromatase [19] et les enzymes du métabolisme de la vitamine D.

Autres cibles

La situation est rendue complexe par la multiplicité des mécanismes d’action des flavonoïdes. Ainsi la génistéine, phytoestrogène présent dans les graines de soja, exerce à faible dose une activité œstrogénique par stimulation du récepteur ER. À forte dose, ce composé est aussi un inhibiteur des tyrosine-kinases. L’administration de baicaléine à des rats prépubères traités par un initiateur de tumeurs mammaires, le diméthylbenzanthracène (ligand AhR) réduit l’incidence des cancers mammaires par rapport aux rats témoins [20]. Ces deux derniers mécanismes pourraient être attribués aux effets « agonistes nuls » ou antagonistes de ces PO sur le récepteur AhR.

Le récepteur des arylhydrocarbures

Les hydrocarbures polycycliques (issus de la pyrolyse du tabac comme le benzo-a-pyrène ou le diméthylbenzanthracène), et/ou halogénés (polychlorodibenzodioxines dont la dioxine « de Seveso » : 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine) et tous les composés industriels ou polluants qui lient le récepteur Ah (AhR) sont des toxiques environnementaux et le ligand naturel, s’il existe, reste inconnu. D’une manière générale, un grand nombre de stilbènes et flavonoïdes sont également des antagonistes compétitifs du récepteur Ah (revue dans [21]). C’est le cas du resvératrol [22] et de la génistéine tandis que la quercétine et la galangine sont au contraire des agonistes modérés [23].

Le récepteur Ah est étranger à la famille des récepteurs stéroïdiens. Il se caractérise par un domaine N-terminal complexe bHLH-PAS (domaine basique de liaison à l’ADN, domaine Hélice/boucle (Loop)/Hélice responsable de l’hétérodimérisation avec ARNT, domaine Period/ARNT/Simple minded, responsable de la liaison du ligand et des chaperonnes). Ce domaine définit une famille de régulateurs transcriptionnels qui comprend, outre AhR, son partenaire nucléaire ARNT (Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator), le facteur de réponse à l’hypoxie HIF-1, qui utilise lui aussi ARNT, le coactivateur des récepteurs stéroidiens SRC-1, des régulateurs du rythme circadien (Period) et des facteurs endothéliaux (EPAS-1). AhR est présent dans le cytoplasme des cellules de vertébrés. Une fois formé, le complexe ligand/AhR se libère des chaperonnes et migre vers le noyau. Il s’associe avec ARNT pour réguler l’expression de certains gènes en se liant à l’ADN au niveau de séquences définies, les « Dioxine (ou xenobiotic) responsive elements » (DRE, XRE). Ces éléments sont localisés au niveau de gènes cibles comme les cytochromes P-450 CYP1A et 1B (monooxygénases de la phase I de la détoxification) ou comme la gluthathione S-transférase Ya ou l’UDP glucuronyl transférase (enzymes de conjugaison de la phase II de la détoxification), l’interleukine 1β, le promoteur de la séquence terminale du virus HIV et de nombreux autres gènes. La partie C-terminale du récepteur Ah contient plusieurs régions transactivatrices. AhR présente une rare aptitude aux interactions intermoléculaires, non seulement par ses multiples ligands mais aussi du point de vue des protéines avec lesquelles il interagit, dont le récepteur des œstrogènes ERα et son cofacteur Sp1. Il n’est donc pas surprenant que le récepteur AhR soit un inhibiteur direct des récepteurs de l’œstradiol (revue dans [24]).

Les kinases des cascades de signalisation

Le récepteur AhR interagit avec des tyrosines kinases comme pp60-src et peut induire leur activation. Ce dernier point est intéressant car certains PO antagonistes du AhR sont aussi des inhibiteurs des différentes familles de tyrosines kinases comme le resvératrol [25] ou la génistéine [26].

Les isoflavones (comme la génistéine) ainsi que le resvératrol sont capables de moduler l’activité de topo-isomérases et de phosphodiestérases (PDE4). En outre, ERα ainsi que AhR sont capables d’interagir avec NFκB pour inhiber sa capacité de liaison à l’ADN [27]. Il est donc possible que les PO puissent influer sur l’activité biologique de nombreuses cytokines qui utilisent cette voie (IL-1β, IL-6) (revue dans [28]). La génistéine et le resvératrol présentent aussi des activités inhibitrices sur les MAP kinases [29], la protéine kinase C [30] ainsi que sur la voie NFκB par inhibition de l’IκB kinase [31]. Les isoflavones et le coumestrol stimulent la prostaglandine H synthase microsomiale (cyclooxygénase I) in vitro de façon dose-dépendante. Enfin la galangine inhibe la réponse du vas deferens isolé de rat à une excitation électrique en interagissant avec le récepteur vanilloïde [32].

Intérêt thérapeutique potentiel

S’il a été montré in vitro que divers PO présentent des propriétés bénéfiques protectrices vis-à-vis de l’ostéoporose, anticancéreuses, antioxydantes (protectrices contre les radicaux libres oxygénés), et hypolipémiantes, les données restent limitées et le risque de déclenchement ou d’aggravation de cancers œstrogéno-dépendants n’est pas connu de manière satisfaisante [33]. Néanmoins, une étude récente sur près de 2500 personnes en Grèce montre une corrélation inverse entre la consommation normale de flavonoïdes alimentaires et le risque de cancer du sein [34].

La thérapeutique hormonale substitutive

Les PO présentent un profil d’effets hormonaux assez divergent de celui des œstrogènes stéroïdiens. Il est peu probable qu’ils puissent totalement les remplacer dans le cadre d’une thérapeutique hormonale de substitution (THS) mais ils pourraient être utiles en tant qu’adjuvants en permettant de diminuer les doses en maintenant les effets bénéfiques tout en minimisant les effets indésirables.

Les bouffées de chaleur vasomotrices sont un problème fréquent chez les femmes ménopausées ou traitées aux antiœstrogènes pour un cancer du sein, ainsi que chez 50-66 % des hommes soumis aux traitements classiques du cancer de la prostate. Tous ces traitements sont efficaces à des degrés divers, mais cette efficacité ainsi que leur sécurité et leur coût sont régulièrement remis en question. La vitamine E et les PO de soja, de trèfle rouge, de cimifuge noire et d’autres plantes ont fait l’objet d’études randomisées qui se sont avérées décevantes pour des cohortes féminines. Il n’y a pas encore de données de cohortes masculines. Cette absence de preuves réelles contraste avec le nombre de produits proposés dans le commerce et pour lesquels les informations sont au mieux sporadiques. Dans l’attente d’études extensives contre des placebos, il est important de souligner l’intérêt de l’hygiène de vie, particulièrement alimentaire et tabagique. Ceci est particulièrement vrai lors de thérapeutiques antiandrogènes qui s’accompagnent de modifications de la sensibilité à l’insuline et de prise de poids. On retiendra aussi l’intérêt des thérapeutiques antidépressives et de l’acupuncture. Enfin, l’usage de doses minimes d’œstrogènes présente un intérêt en couplant le traitement des bouffées avec la protection contre l’ostéoporose, mais il implique une surveillance des paramètres cardiovasculaires (revue dans [35]).

L’ostéoporose

Un certain nombre de travaux in vitro et in vivo sur les animaux de laboratoire (rats ovariectomisés) soutiennent l’intérêt des PO dans l’ostéoporose, au vu de l’amélioration de certains paramètres (densité osseuse, minéralisation, phosphtase alcaline et interleukine-6). Chez l’homme, on dispose essentiellement d’études épidémiologiques et de tests de comparaisons entre cohortes de petite taille soumises aux différents traitements (groupe témoin, groupe à alimentation enrichie en PO, groupe recevant un THS) pendant des temps courts (6-12 semaines). Dans ce type d’études, les PO s’avèrent moins performants que le THS sur le remodelage osseux mais sont néanmoins capables de stimuler l’activité ostéoblastique (augmentation de l’ostéocalcine) et de maintenir la densité minérale aux doses les plus fortes (60 mg/j). Globalement, les résultats de ces études sont jugés non concluants, parce que contradictoires. Quoi qu’il en soit, ces études ne reproduisent pas les observations épidémiologiques nettes faites sur des populations asiatiques consommant beaucoup de soja sur l’ensemble de leur existence (revue dans [36]).

Les cancers

C’est peut-être le domaine le moins clair, où les démonstrations d’effets anticancéreux variés in vitro s’opposent au risque de développement de cancers œstrogéno-dépendants du sein et de l’appareil reproducteur et à l’absence de données cliniques nettes sur les populations humaines. Seules les études épidémiologiques sur des populations asiatiques, caractérisées par une forte consommation sur le long terme soutiennent un effet protecteur des PO de soja [37].

Parmi les mécanismes chimioprotecteurs possibles, on peut citer l’inhibition des effets promoteurs de l’interleukine-6 (IL-6) sur certains cancers (sein, prostate, poumon, colon, ovaire). Cela a lieu par l’entremise du récepteur α des œstrogènes qui inhibe la voie NFκB [28, 38]. Les effets de chimioprévention de la tumorogenèse par le resvératrol sont aussi attribués à ses effets inhibiteurs sur la voie NFκB par inhibition de l’IκB kinase [31] en plus de ses effets protecteurs contre le dommage oxydatif causé par l’induction du cytochrome P450 1A1 par le récepteur AhR [39] et ses effets sur les cyclo-oxygénases pro-inflammatoires (revue dans [40]). La galangine semble aussi présenter des effets antioxydants et antiradicalaires suffisants pour augurer d’un réel intérêt dans ce domaine (revue dans [41]). La génistéine, bien qu’œstrogénique à faible dose, arrête à forte dose la prolifération des cellules MCF-7 en bloquant le cycle cellulaire en G2/M, probablement par un effet antityrosine kinase [42].

Les maladies cardiovasculaires

Parmi les PO, la génistéine s’est avérée le plus efficace sur les modèles expérimentaux cardiovasculaires en inhibant la production d’oxyde nitrique (NO), d’endothéline-1, et en favorisant la vasodilation chez les femmes ménopausées. Cela n’est pas étonnant puisque c’est le PO le plus œstrogénique. In vitro, la génistéine relaxe les artères isolées de rat ou de porc par un mécanisme impliquant le NO [43] et augmente la dilatation des artères athéroscléreuses par l’acétylcholine. La génistéine présente des effets antiagrégants in vitro [44] et réduit la taille des lésions dans un modèle d’ischémie-reperfusion tout comme le resvératrol [45]. Ce dernier ne présente pas d’effet antiagrégant mais il présente un intérêt particulier dans la prévention des maladies cardiovasculaires, notamment liées au tabagisme, par ses effets inhibiteurs du récepteur AhR au niveau de l’expression de l’interleukine 1β, de la chimiokine RANTES, et d’autres acteurs de l’inflammation (revue dans [46]).

Le diabète

Les PO semblent jouer un rôle bénéfique sur le diabète et l’obésité, ce qui se présente en contrepoint des effets délétères de la privation hormonale sur l’insulinorésistance périphérique. Les isoflavones et les lignanes améliorent le contrôle de la glycémie et la sensibilité à l’insuline in vivo. Des études humaines sur des patients diabétiques et des sujets normaux montrent que les protéines de soja modèrent l’hyperglycémie et réduisent le poids corporel, l’hyperlipidémie et l’insulinémie. Toutefois, il s’agit de petites cohortes et ces études ne démontrent pas la nature du ou des composés actifs. Certaines études in vitro soutiennent les données in vivo, sans éclairer la nature des mécanismes en cause qui semblent mêler des effets directs sur le pancréas et des effets antioxydants en plus des effets éventuellement médiés par les récepteurs aux œstrogènes. Des études plus approfondies sont nécessaires pour analyser ces effets et de possibles complications associées (revue dans [47]).

Le vieillissement

Le vieillissement est associé au stress oxydant et cellulaire lié à la dysfonction des mitochondries [48]. Les effets délétères des radicaux libres sont impliqués dans les maladies cardiovasculaires, neurodégénératives et tumorales. Des composés identifiés dans divers aliments ou végétaux présentent des effets bénéfiques d’intensité diverse sur le stress oxydant et l’apoptose cellulaire (ginseng, ginkgo, noix, céréales, tomates, vitamine E mais aussi PO de soja et polyphénols). Ces données constituent aujourd’hui essentiellement des promesses de résultats intéressants lorsque des études approfondies auront été entreprises. Les données sur les effets des PO sur les pathologies associées au vieillissement sont encore incomplètes [49].

La corrélation entre ménopause, dégradation du collagène et vieillissement cutané est cliniquement démontrée. Cet effet, comme celui sur la densité minérale osseuse est inhibé par le THS. Des crèmes à base d’isoflavones de soja ont provoqué des améliorations sur l’hydratation, l’épaisseur et l’élasticité de la peau dans des modèles murins et humains [50]. Dans la mesure où le vieillissement de la peau ne peut être considéré comme une indication du THS, les PO semblent une alternative intéressante aux œstrogènes de synthèse sur le plan cosmétique.

Toxicité

L’alimentation des humains et des animaux est riche en PO, dont les effets peuvent être très variables. Curieusement, on retrouve pour les PO une caractéristique classique des perturbateurs endocriniens, à savoir des effets toxiques beaucoup plus évidents dans les espèces animales que chez l’homme. Les animaux d’élevage qui consomment certaines espèces de trèfle (Trifolium subterraneum, pratense, fragiferum), luzerne (Medicago sativa) ou de soja (Soya hispida) ingèrent des quantités importantes de glucosides de génistéine, biochanine-A, daidzéine, formononétine, pratenséine et coumestrol. On a observé chez les animaux intoxiqués différentes anomalies du tractus génital, lactation, stérilité, anovulation et régression prématurée du corps jaune (revue dans [51]).

La situation est rendue complexe par la multiplicité des mécanismes d’action des flavonoïdes qui ne sont pas que des PO et présentent des propriétés toxiques diverses. À haute dose, ils sont pro-oxydants et mutagènes (revue dans [52]). La quercétine active le récepteur AhR [23] et aggrave les tumeurs du rein induites par l’estradiol chez le hamster [53]. La génistéine diminue l’expression de la connexine 26 impliquée dans la structure des jonctions communicantes [54] dont la désorganisation est considérée comme un marqueur précoce de carcinogenèse [55]. La génistéine, la daidzéine et leurs métabolites induisent des lésions de l’ADN des spermatozoïdes, probablement par stress oxydatif ; en revanche, le resvératrol ne montre qu’une très faible génotoxicité [56, 57].

D’une manière générale, ce ne sont pas les propriétés in vitro de la plupart des PO ci-dessus qui sont sujettes à débat, mais bien la réalité de leur traduction sous la forme d’une perturbation endocrinienne différentielle entre l’animal et l’homme. À ce jour, aucun effet adverse de la consommation de protéines de soja n’a été observé dans l’espèce humaine, aussi bien chez le petit enfant que chez l’adulte. Les formules de lait au soja semblent donc sûres, mais la surveillance des populations exposées doit se maintenir.

Le long terme

La surveillance des PO environnementaux

Les données toxicologiques humaines se réduisent le plus souvent à des cas d’exposition excessive conduisant à une toxicité aiguë. Les études humaines bien contrôlées sur de larges cohortes sont rares. Nous ne savons pratiquement rien des risques liés à ces composés, tant sur le plan de la tumorogenèse que sur celui des effets transgénérationnels liés à une consommation accrue. Le cas du diéthylstilbestrol est un avertissement à la prudence dans ce domaine. En ce qui concerne l’exposition humaine, la consommation répandue de formules au lait de soja a pour conséquence que les enfants en bas âge sont les plus exposés à de fortes doses de PO et ce durant leur développement, le stade le plus fragile vis-à-vis d’un éventuel effet toxique. Cette situation fait que la mise en place d’études contrôlées à grande échelle devrait être une priorité.

Les risques et les doutes concernant les phytoestrogènes sont pris en compte dans les grands programmes internationaux portant sur la perturbation endocrine. Aux États-Unis, le National Institute of Health (NIH) a créé le « National Toxicology Program’s Center for the Evaluation of Risks to Human Reproduction » qui a lancé un programme de détection des perturbateurs endocriniens dans le cadre du programme de qualité de la nourriture (Food Quality Protection Act) de 1996. Au niveau fédéral, la perturbation endocrinienne est un des cinq points du Comité de l’environnement et des ressources naturelles. À la suite, l’agence américaine EPA (US Environmental Protection Agency) a formé un comité des tests sur les PE (EDSTAC) qui a rendu son rapport en 1998. En conséquence, l’EPA a lancé en 2002 une campagne nationale de tests pour détecter la perturbation endocrinienne au niveau de l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique et thyroïdien, du métabolisme hormonal et de l’activité des récepteurs nucléaires.

Au niveau français, le ministère de l’Écologie et du Développement durable dispose d’un certain nombre de conseils et comités nationaux, dont le Comité de la prévention et de la précaution (CPP) qui publie régulièrement des rapports sur les perturbateurs endocriniens. Le groupe ECRIN est une initiative intéressante qui relie l’industrie publique et privée, les acteurs de la recherche et les pouvoirs publics (www.ecrin.asso.fr ). L’Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA,http://www.afssa.fr) vient de rendre un volumineux rapport sur les PO alimentaires. La présence de xénoestrogènes dans l’environnement fait l’objet d’actions européennes multiples depuis le 5e programme commun de recherche et développement (PCRD). Un réseau d’excellence (CASCADE, www.cascadenet.org) a été mis en place qui compte parmi ses sujets d’étude la génistéine.

La présence dans l’environnement de substances susceptibles de perturber les systèmes endocriniens est connue depuis longtemps mais ce n’est qu’au début des années 1990 que la prise de conscience du problème de la perturbation endocrinienne a englobé la problématique des eaux comme source potentielle d’exposition aux perturbateurs endocriniens. C’est dans le domaine de l’assainissement que les réglementations sont le plus contraignantes : la directive cadre sur l’eau intègre une liste de composés perturbateurs endocriniens, à éradiquer des rejets à l’horizon 2015 [58]. Des produits très divers sont incriminés parmi lesquels on trouve les PO. Même si certaines de ces molécules sont totalement insolubles dans l’eau, elles peuvent être transportées par adsorption sur des particules. Selon leur usage, ces composés rejoignent une station d’épuration où ils sont partiellement dégradés, ou sont introduits dans l’environnement directement par ruissellement. On peut donc les retrouver dans des eaux de surface susceptibles d’être utilisées comme ressources pour l’eau potable.

Les critères d’interprétation classiques sont le NOAEL (no observed adverse effect level) dose pour laquelle on n’observe pas d’effet toxique et le NHEL (no hormonal effect level) dose pour laquelle on n’observe pas d’effet hormonal [7]. Au niveau européen, les programmes d’analyse de la perturbation endocrine par les pesticides et les plastifiants ont conduit à l’élaboration d’un concept nouveau : la marge de sécurité basée sur l’hygiène (HBMOS, Hygiene-based marging of security), une évolution de la traditionnelle marge de sécurité (MOS). Ce concept intègre d’une part l’exposition et d’autre part la puissance de l’action des divers xénobiotiques. Un HBMOS se calcule comme le quotient de la prise quotidienne de composé par l’activité relative de ces composés déterminée chez le rongeur. Pour exemple, un HBMOS de 1 signifierait que le composé en cause est ingéré quotidiennement à hauteur de son NOAEL. Un HBMOS de 1 000 signifie que la dose quotidienne est mille fois inférieure au NOAEL. Il y a aujourd’hui un consensus général pour admettre que les données in vitro n’ont pas d’autre valeur que de criblage et qu’elles ne peuvent pas servir à l’estimation du risque.

Bien que tous les auteurs reconnaissent l’utilité générale de ces outils statistiques, la révision des méthodes d’analyse existantes, aussi bien épidémiologiques que chimiques ou biologiques et l’invention de nouvelles méthodes plus performantes est une voie de recherche majeure. On trouve à côté des tests in vivo classiques des fonctions hormonales sur animaux entiers, des tests de détection des xénoestrogènes basés sur les hépatocytes de poisson [59]. On trouve dans la campagne 2002 de l’EPA des tests basés sur la liaison in vitro aux récepteurs ER et AR, la modulation de gènes rapporteurs et la stéroïdogenèse (ex vivo, sur explants de tissus de rongeurs). Les tests in vivo comprennent un test utérotrophique et des tests de modulation de la puberté mâle ou femelle chez le rat. Ces tests seront complétés par des tests « multigénérations » visant à estimer les effets sur la descendance.

La nouvelle approche des animaux-vigie semble encore plus prometteuse. L’idée de base est de réaliser des amphibiens transgéniques exprimant un gène rapporteur codant une protéine fluorescente de type GFP (Green fluorescent protein de méduse) sous le contrôle d’un promoteur minimal en amont duquel sont placés des éléments de réponse à différentes hormones, comme les œstrogènes ou les hormones thyroïdiennes [60]. On peut, pour une plus grande versatilité, modifier le gène rapporteur, le promoteur minimal, ou l’élément de réponse, de façon à produire une gamme variée d’animaux permettant de tester les différents effets de plusieurs polluants. En remplaçant le promoteur minimal par un promoteur tissu-spécifique, il devient possible d’obtenir des informations sur les perturbateurs endocriniens, affectant un organe précis comme le foie ou le cerveau. Ces animaux placés dans une eau que l’on souhaite tester permettraient de mesurer de manière directe la quantité de perturbateurs endocriniens présents.

Un exemple d’évolution pharmacologique possible

Dans la mesure où les PO n’ont pas que des effets œstrogéniques mais présentent des propriétés spécifiques intéréssantes sur des cibles pharmacologiques majeures (AhR, kinases, NFκB...), il apparaît intéressant d’essayer de dissocier ces propriétés pour identifier ce qui revient aux effets œstrogéniques et ce qui en est distinct. Ceci afin d’éliminer les inconvénients majeurs et d’amplifier les effets bénéfiques, par le même type de raisonnement qui a conduit aux modulateurs sélectifs des récepteurs aux œstrogènes.

Dans cet ordre d’idée, le resvératrol, un stilbène PO a été récemment démontré comme un antagoniste compétitif des ligands polycycliques et/ou polyhalogénés du AhR [22]. Le resvératrol inhibe à dose micromolaire les effets des ligands AhR sur l’induction des gènes cibles, tels que CYP 1A1, le promoteur du virus HIV-1 et l’interleukine 1β. Le resvératrol n’inhibe pas l’induction bénéfique par les ligands AhR des enzymes détoxifiants de phase II (GST et NQO), qui ne passe pas par un site xénobiotique (XRE) classique. Le resvératrol exerce un effet protecteur in vivo contre les effets toxiques des ligands HAP du récepteur Ah (benzo-a-pyrène) sur le poumon et l’os, liés ou non au dommage oxydatif associé à l’induction de CYP1A1 [39, 61]. Les effets anti-inflammatoires et chimioprotecteurs du resvératrol ont fait l’objet de nombreuses études (revue dans [62]). L’impact des molécules polycycliques et/ou halogénées (pollution et tabac) dans la perturbation endocrinienne ayant lieu par le biais majoritaire du AhR, le resvératrol pourrait permettre de prévenir ces effets. La littérature ne mentionne aucune toxicité pour le resvératrol qui présente donc des propriétés justifiant la mise en place d’essais cliniques. Toutefois, ce composé étant un phytoestrogène faible, agoniste d’ERβ [63], il continue à poser le problème du « risque œstrogène » au niveau de la carcinogenèse mammaire et endométriale, même si aucune indication n’existe actuellement dans ce sens. Pour cette raison, des dérivés substitués ont été synthétisés qui n’ont plus aucune affinité pour les ER mais présentent une affinité très augmentée pour AhR [64]. Ces dérivés ont déjà démontré des effets ostéoprotecteurs in vitro comparables à ceux du resvératrol, ce qui suggère que l’effet ostéoprotecteur n’est pas une spécificité des œstrogènes [65].

Ce type de travail illustre ce qui pourrait être une voie d’avenir pour l’ensemble des PO : élaborer des dérivés de synthèse sélectifs dont on puisse amplifier les propriétés bénéfiques et éliminer au maximum les effets purement œstrogéniques. Si les dérivés non œstrogéniques du resvératrol semblent prometteurs dans le cadre de l’ostéoporose, ils n’ont pas encore fait l’objet d’études au niveau cardiovasculaire et aucune molécule nouvelle n’est actuellement en vue dans le cadre des autres problèmes spécifiques de la ménopause (bouffées de chaleur, comportement).

Conclusion

Sur le plan scientifique et épidémiologique, il serait souhaitable de suivre les recommandations publiées par le Comité de la prévention et de la précaution en mai 2004 (http://www.ecologie.gouv.fr/article.php3?id_article=1827), (ministère de l’Environnement et du Développement durable) concernant les perturbateurs endocriniens résumées ici.
  • 1) Soutenir une recherche épidémiologique (particulièrement sur les populations féminines) indépendante et de qualité. On trouve actuellement dans les médias et même dans la littérature médicale et scientifique beaucoup de prises de position à fondement commercial ou idéologique qui obscurcissent le débat.
  • 2) Evaluer spécifiquement la vulnérabilité ou l’exposition particulière de certaines fractions de la population. Une insuffisance de distinction entre population globale et population à risque pourrait être un facteur d’erreur dans l’appréciation des effets des PO en gommant des différences. Documenter les expositions du public aux PO suppose un effort important de caractérisation de la contamination des milieux (eau, aliments) susceptibles d’être des vecteurs d’exposition. Il faudrait notamment discuter des mesures à prendre pour contrôler l’impact des PO consommés au titre de l’alimentation comme de l’automédication si les résultats d’évaluations de risque s’avéraient préoccupants. Une norme d’apports alimentaires recommandés pourrait être établie.
  • 3) Renforcer la recherche fondamentale visant à élucider les divers mécanismes d’action des PO, définir leur domaine de pathogénicité potentielle et développer la production de marqueurs, de techniques de détection et mesure ainsi que d’agents thérapeutiques.
  • 4) Discuter des modalités d’application du principe de précaution : les études de toxicité préalables à une autorisation de mise sur le marché de nouvelles molécules pourraient comporter des tests spécifiques d’activité endocrinienne. En cas de positivité, une étude bénéfice-risque devrait être obligatoire. Alternativement, tout nouveau produit montrant ce type d’activité devrait par principe se voir refuser son autorisation de mise sur le marché, comme c’est le cas au niveau de l’UE pour les produits mutagènes.